第一讲告诉我们,德国实施工业4.0战略的根本目的是“确保德国制造业的未来”,联想到中国制造2025的“实现制造业由大变强的历史跨越”的战略目标,实质也是“确保中国制造业的未来”。
一、简单回顾
通过前几讲的讲解,我们对工业4.0的认识趋于清晰。
第一讲告诉我们,德国实施工业4.0战略的根本目的是“确保德国制造业的未来”,联想到中国制造2025的“实现制造业由大变强的历史跨越”的战略目标,实质也是“确保中国制造业的未来”。具体到企业,实施工业4.0战略绝不是面子工程,也不是为了购买多少最先进的软硬件,应该是“以提质增效为中心”,根本目的是“确保企业的未来”。因此,兰光创新认为,一切有利于“提质增效”,一切有利于“确保企业未来“的战略与措施,都是值得肯定的。
第二、三讲重点分析了德国工业4.0、美国工业互联网、中国制造2025等不同战略的战略部署,我们可以看到这三个战略是“不谋而合、异曲同工”,都是以“新一代信息技术与制造业深度融合为主线,以推进智能制造为主攻方向”,也就是以CPS赛博物理系统为技术核心,实现智能制造的生产及服务模式。对于制造企业而言,“实现生产设备与IT相融合”是CPS在企业中的具体应用。通过对比分析,我们找到了企业实施工业4.0的最佳突破口,那就是通过生产设备的互联互通(设备联网/数据采集)、基于大数据分析的决策支持,并实现生产过程智能化的管理与控制,建设中国特色的智能工厂。
第四讲主要是探讨了“人”在工业4.0战略中的位置及意义,并强调指出,在企业的生产过程中,一定要通过培训、培养,提高员工技能,通过合理组织工作、科学管理,人与机器、CPS等先进技术相辅相成,共同实现“提质增效”的目的。
下面我们结合这些结论与理念,进一步探讨如何打造具有中国特色的智能工厂。
二、智能工厂的建设原则
经过深入研究工业4.0、中国制造2025等战略,结合十多年数字化车间建设的经验,兰光创新认为,制造企业应以中国制造2025为宗旨,以两化深度融合为突破口,参考德国工业4.0中的智能工厂模式及美国GE工业互联网等先进理念,结合企业实际情况,以人为本,建设“设备自动化、人员高效化、管理信息化”的中国特色的智能工厂。
典型的智能工厂示意图
1、智能工厂的实施广度
我们可以参考德国工业4.0中对“智能工厂”的定义:重点研究智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生产设施的实现。前半句“智能化生产系统及过程”,是说除了包括智能化的机床、机器人等生产设施以外,还包括对生产过程的智能化管控,站在信息化的角度,就是智能化的MES制造执行系统。而后半句:“以及网络分布式生产设施的实现”,是指将生产所用的生产设施(如机床、热处理设备、机器人、AGV、测量测试等各种数字化设备),进行互联互通、智能化的管理,实现信息化系统与物理系统的深度融合。目前很多企业实施的DNC/MDC(设备联网、设备监控系统)是其重要的基础。
2、智能工厂的实施深度
按照工业4.0战略的描述,理想状态的智能制造是一种高度自动化、高度信息化、高度网络化的生产模式,工厂内人、机、料自主协同,自组织、高效运转;工厂间,通过端对端集成、横向集成,实现了价值链的共享、协作,效率、成本、质量、个性化都得到了质的飞跃。
对于中国制造企业而言,现在恰逢“三期交叠”的困难期,企业希望既要符合工业4.0或者是中国制造2025的发展方向,又要投资小、见效快、确保成功率,如何在两者之间平衡,是一个很现实、也很重要的问题。
兰光创新认为,在本次智能化制造的革命中,企业一定要“着眼长远、立足当下”。既要符合工业4.0 的理念,体现出其主要特点,又要本着务实的原则实施工业4.0战略。比如,要汲取以前CIMS实施的经验与教训,不要过于理想化,不要过多强调自组织、自学习、自执行等高难度的智能技术,企业不是突破什么关键智能制造技术的研究单位,而是以创造效益为根本目的,要总体规划、分步实施,以效益为驱动,确保成功率。在自动化的基础上,实现信息化、网络化,在管理方面深挖潜力,充分发挥人的作用,构建具有适度智能的数字化、网络化、高效化、个性化的智能生产模式,切实做到明显的“提质增效”。并以量化为指标,循序渐进,全面提升企业的竞争力。假如通过3年时间,能将设备利用率提高100%,兰光创新认为就极有可能“确保企业的未来”,这些作法就是符合工业4.0战略思想的。
3、建设智能工厂要有全局的、系统的思想
最近,与制造企业进行有关智能工厂方面的交流时,看到生产效率与日本、欧美国家等发达国家的巨大差距后,很多管理者往往着急地说,我要再买些机器人加强自动化,或者说我要加强考核,让工人提高效率。
兰光创新认为,认识到自己与别人的差距,并有决心去行动、去改变,这是非常值得肯定的事情,但智能工厂是个系统工程,而不是从某个单一环节上就能解决的,光靠购买大量的设备或者仅对工人加强管理,对整体而言效果是有限的。试想一下:
如果生产计划都不准确,排产结果都是延期的,你怎么能够让工人保证按期交货?如果生产计划都是不科学的,本身就存在大量的等待时间,企业又怎么能怪工人不努力?
生产过程中,操作工与刀具、物料等生产准备人员本来就是并行协同的关系,如果一直延续以前串行的工作模式,出现“操作者很忙,机床很闲”的局面是在所难免的,单个工人身上已经很难挖掘潜力了,必须从生产流程、组织管理上进行优化管理;
还比如,如果信息化系统与生产设备脱节,不能充分发挥高端设备数字化通讯、自动采集等方面的优势,所有的工作还靠人工输入,又怎么能保证数据的实时性、准确性、客观性?没有这些数据的支撑,又怎么能及时获知生产信息,及时作出科学的管理决策?
如果不能对物料、刀具、量具、夹具等生产资源进行精益化的管控,不是积压就是短缺,这种粗放型的管理又如何能保证生产效率的提升与成本的降低?
前面也讲过,数据就是企业的财富,没有良好的信息化管理系统,没有自动化的数据采集系统,没有智能化的大数据分析,没有形象直观的展示系统,这些数据就白白丢失掉了,企业永远只能处于凭经验、拍脑袋的粗放型管理状态。
兰光创新认为,企业在智能工厂建设时一定要从全局思考,打造一个全面的、有体系的智能工厂管理系统,从各个方面进行优化、挖掘潜力,最大程度地提升企业的生产效率及管理水平。
三、从六个维度打造具有中国特色的智能工厂
如何打造中国特色的智能工厂?从哪几个方面入手?智能做成什么程度?针对这些企业关心的问题,兰光创新在领先的智能工厂整体解决方案的基础上,结合工业4.0等先进理念,在国内首次提出了 “六维智能理论”,即要从6个维度的“智能”打造中国特色的智能工厂:智能计划排产、智能生产过程协同、智能设备互联互通、智能生产资源管控、智能质量过程控制、智能大数据分析与决策支持。该理论分别从计划源头、过程协同、设备底层、资源优化、质量控制、决策支持等6个方面着手,实现全面的精细化、精准化、自动化、信息化、网络化的智能化管理与控制,既很好地符合了德国智能工厂的定义,又能与美国工业互联网、以及中国制造2025等理念完全吻合。
全模块的兰光智能工厂
“6维智能工厂”理论
2015年5月11日,信息化领域权威媒体《信息化周刊》以“中国版“智能工厂”什么样”为题将该理论在头版头条刊出,一石激起千层浪,该文随即被网易、新华网、工控网、环球网、中国信息产业网等数十家媒体进行了转载,并引发了业内的强烈反响,被认为对制造企业进行智能工厂建设,乃至对行业标准的制订都具有非常重要的借鉴意义。